MRP no funciona ... ¿Cuál es la alternativa?

Colegas, les presento el primer artículo de la serie "Métodos de gestión clásicos". Todos los artículos que se incluirán en esta colección especialmente preparados para Habr se escribieron en diferentes momentos, pero hasta ahora no han perdido su relevancia.
Sergey Peterkin, Reitstep.

MRP no funciona ... ¿Cuál es la alternativa?

Planificación y optimización sincrónicas

Introduccion

Los esfuerzos a largo plazo de los proveedores de sistemas de información de clase ERP (planificación de recursos empresariales) en Rusia finalmente han tenido éxito: el liderazgo de una parte significativa de las empresas nacionales confía en que necesitan tales sistemas, ya que pueden (como se dijo) resolver los problemas de planificación de producción y suministro Uno por uno, los principales desarrolladores rusos anuncian la disponibilidad de funciones de planificación y gestión de producción en sus sistemas que cumplen con el "estándar" MRP-II (Planificación de recursos de fabricación, planificación de recursos de producción). Las empresas que han introducido sistemas ERP y están tratando de gestionar la producción con su ayuda incluso están comenzando a aparecer en varias industrias. Sin embargo, planificar con su ayuda es por alguna razón más difícil que antes. Por qué Consultores experimentados afirman que la razón es que "... la cultura de producción incorrecta, las especificaciones y los procesos tecnológicos inexactos, los cambios constantes en el diseño, el seguimiento no operativo de los niveles de existencias ..." y, oh, horror, "... no hay un maestro de planificación y / o estrategia agregado" .

Todo esto es cierto, pero ¿cuántos se han preguntado: son todos los métodos de gestión occidentales (especialmente los de 30 años) tan buenos como se presentan? Una cosa es planificar el trabajo de una empresa occidental de 50-100 personas, que trabajen por mucho tiempo y con éxito en un entorno estable, y otra cosa es "girar" en condiciones rusas, administrar un gigante industrial de pie, o una planta joven en desarrollo, muchos de los cuales envidiarían la velocidad de reacción a la demanda cambiante. Competidores occidentales. ¿Quizás las raíces de muchas implementaciones fallidas del sistema ERP en las empresas industriales rusas se encuentran precisamente en un intento de usar un algoritmo imperfecto para la planificación que sea efectivo solo cuando "todo está bien"?
Hoy en día, pocas personas estarán sorprendidas o interesadas en una descripción detallada de los algoritmos para calcular las necesidades y la planificación. Sin embargo, el autor se tomó la libertad de volver a describir brevemente el algoritmo de planificación MRP y analizar por qué no era eficaz en muchas de nuestras empresas reales en la aplicación práctica. Además, esto no es solo un rechazo de lo que todos conocen bien, y fue propuesto, en particular, una vez por el autor. El artículo propone otro algoritmo de planificación desprovisto de los defectos tradicionales de MRP II. Este método se puede aplicar a cualquier empresa con producción discreta o producción continua, que se puede reducir a discreta.

Planificación de recursos para MRP-II. Que esta mal

Recordemos brevemente los principios de cálculo de necesidades según el algoritmo MRP-II.

Datos iniciales:

• Plan de producción / previsión / pedidos de clientes.
• especificaciones y procesos operativos de productos manufacturados,
• nivel de existencias en almacenes y lugares de almacenamiento,
• ingresos esperados de proveedores y de producción, envíos esperados a consumidores,
• sitios de trabajo con un horario de trabajo.

Planificacion

En función de la información sobre el pronóstico de la demanda o el plan de producción, se determinan las especificaciones del producto, las necesidades brutas de materiales, componentes y conjuntos intermedios.

Si hay información sobre el trabajo en progreso, las existencias de materiales y componentes, los materiales en tránsito, las necesidades netas de piezas producidas y compradas se determinan en cantidad y en tiempo, por el método de planificación de regreso sin tener en cuenta la carga de producción real.

Si hay rutas tecnológicas con una indicación de la complejidad operativa y las tasas de producción, además de tener en cuenta la información sobre el cronograma de operación del equipo y las tareas de producción realizadas, se calcula la carga de producción y, en caso de sobrecarga, se realiza una nueva planificación.

En caso de anomalías, por ejemplo, como resultado del procedimiento de planificación automática, las fechas de inicio de producción / compra son anteriores) reprogramación manual para aquellos puestos para los cuales el sistema genera mensajes con excepciones.

El algoritmo parece bastante holístico y lógico. Y en teoría esto es cierto. Si lo desarmamos usando el ejemplo de producción de un producto real (linterna, pala, mesa, bicicleta, computadora, etc.), no hay duda alguna: nos conviene. Pero espera un momento! Para producir una linterna o una pala, ensamblar una computadora a partir de las unidades principales, se puede realizar un cálculo automático de las necesidades utilizando tablas de Excel. Dichas empresas no necesitan un sistema de planificación automatizado complejo. MRP, por otro lado, necesita funciones de cálculo que tienden a utilizar empresas rusas que producen productos bastante complejos.

Y en este caso, en la práctica, el cálculo de MRP-II no puede ayudarlos de ninguna manera. Por qué Porque ...

1. MRP "no sabe nada de hoy" . El cálculo de las fechas de inicio siempre se realiza a partir de la fecha de la necesidad planificada. Si el período para la necesidad planificada (el tiempo desde "hoy" hasta la fecha de envío) es menor que el tiempo total de entrega del producto planificado, el sistema programa las fechas de inicio del plan en el pasado.

Es cierto, en este caso, el sistema generará mensajes para excepciones . Sin embargo, en la práctica, puede haber tantos que simplemente no haya suficiente para su "análisis" del tiempo real asignado para la planificación. Considere la empresa industrial rusa promedio con un número total de aproximadamente 500 personas. Supongamos que toma en promedio varias docenas de pedidos de clientes por día y produce productos "más complejos que las bicicletas", es decir. que tiene una especificación que consta de varias decenas de líneas. La mayoría de las empresas industriales rusas cumplen estas condiciones en casi todas las industrias. Para él, las desviaciones de la idealidad, el número de excepciones después de cada ejecución MRP estará en los cientos de registros. Los usuarios "felices" de sistemas con el algoritmo de planificación MRP-II conocen bien este hecho. El resultado final: el plan no es realista .

2. Planes MRP sin utilización real de recursos . Al planificar de nuevo, se utiliza un tiempo de entrega fijo estándar, es decir Tiempo total de producción no operativa. El algoritmo no tiene en cuenta el hecho de que cualquier área de trabajo puede estar ocupada en este momento. Sin embargo, hay una salida: iniciar la función CRP ( Planificación de requisitos de capacidad ), con la que a menudo es posible "expandir" los cuellos de botella. En este caso, por regla general, los términos de producción de todas las partes planificadas por el sistema también cambian. Es decir después de iniciar la función CRP, debe reiniciar el MRP, que nuevamente formará un plan de producción sin tener en cuenta hoy y los recursos limitados. Y así, en un círculo ...

En teoría, tales aproximaciones consistentes en la formación de planes son bastante factibles. Sin embargo, como regla general, en la práctica de las empresas rusas, cuando resolvemos problemas de planificación para docenas o más productos que tienen, por regla general, más de cinco niveles de anidación y que consisten en decenas - cientos - de miles de unidades, partes, componentes, como resultado de dicha planificación, aún resulta poco realista el plan Sin mencionar el hecho de que al calcular la utilización de la capacidad (CRP), la planificación automatizada no es posible teniendo en cuenta rutas alternativas, y el cálculo en sí (cálculo de CRP o MRP) en las capacidades informáticas finales durará más de una hora. Por supuesto, la velocidad de cálculo depende del software y la potencia informática. Pero sobre la base de la experiencia práctica, el autor puede concluir que para una empresa mediana de construcción de máquinas con una base de datos de 30 mil productos (que no es tanto para nuestros fabricantes de máquinas), componentes, piezas, materiales y componentes, productos de fabricación que tienen 5-7 niveles El cálculo de anidamiento, MRP y CRP en promedio tomará aproximadamente 4 horas cada uno.

3. MRP no puede resolver el problema de cambiar el tiempo de producción de un producto principal en caso de problemas con cualquier componente del nivel inferior, porque no sabe nada sobre la fuente raíz de la necesidad. Este inconveniente es inherente al algoritmo de cálculo en sí. MRP calcula los requisitos de arriba a abajo, nivel por nivel para todos los productos de base de datos (ver Fig. 1). Por lo tanto, en la mayoría de los casos no es posible determinar correctamente la fuente de la necesidad.



Como resultado, para MRP todos los pedidos son "grises" (ver más abajo). Es decir En caso de problemas en la producción de un componente incluido en varios productos, no es posible determinar, por ejemplo, qué cliente debe ser informado de la postergación del pedido.



En relación con la figura anterior, considere un ejemplo. Según el plan de envíos para pedidos de clientes, se planea comprar componentes. Cuando se planifica de acuerdo con el algoritmo MRP, resulta que incluso teniendo en cuenta el stock de seguridad, la compra de varios lotes de los componentes necesarios debía llevarse a cabo hace 5 días. Debido al hecho de que las necesidades calculadas por el algoritmo MRP están despersonalizadas, no es posible determinar la fecha de cuál de los pedidos recibidos debe cambiarse.

Cual es la alternativa?

Existe una alternativa en forma de un algoritmo de programación relativamente reciente que apareció y ya fue adoptado por muchos proveedores de ERP utilizado en sistemas APS y MES que alguna vez estuvieron completamente separados (APS - Sistema avanzado de planificación y programación - planificación y optimización síncronas - STR, MES - Sistema de ejecución de fabricación) . Ahora el algoritmo APS se considera un gran avance en la práctica de administrar empresas industriales, comparable al desarrollo del algoritmo MRP-II hace más de tres décadas. "... obligado en gran medida por el desarrollo de la tecnología informática, APS ofrece no solo las respuestas más rápidas, sino también las mejores para las preguntas eternas de una empresa industrial:

• ¿Qué podemos producir?
• cuando podemos enviar;
• ¿Cómo podemos utilizar mejor los recursos disponibles para satisfacer la demanda ... "

Pero esto es todo publicidad. Así lo dicen los representantes de casi cualquier empresa que opere en el campo de los sistemas de información. Sin embargo, pocas personas pueden explicar razonablemente cómo el algoritmo APS puede resolver el problema de planificación y cómo debe usarse. Muy a menudo, cuando se vende una "caja negra" con un botón mágico. Pero, según la profunda convicción del autor, al no entender el algoritmo del sistema, no se puede utilizar para resolver los problemas de planificación de una empresa rusa moderna.

Y, antes de continuar con la descripción del algoritmo STR, notamos que APS no es:

• solo por medio de una "planificación rápida y sutil",
• versión rápida de MRP-II,
• optimizador de planificación o la segunda etapa de implementación del sistema MRP-II / ERP,
• algoritmo de programación solo para datos perfectamente perfectos,
• metodología solo para empresas avanzadas y empresas que trabajan por encargo,
• APICS estándar.

Planificación de recursos APS. Como funciona

Actualmente, hay varios algoritmos APS disponibles comercialmente: modelos de red, modelos de simulación, modelos matemáticos (modelado usando redes neuronales, programación lineal, etc.), optimización de red, etc. En el libro del autor "Just In Time for Russia", se describen más detalles sobre las ventajas y desventajas de estos algoritmos y los límites de su aplicación. A continuación, en resumen, se presenta un algoritmo para calcular planes utilizando el algoritmo de red de optimización más utilizado.

Datos iniciales:

• plan de producción / previsión / pedidos de clientes.
• especificaciones y procesos operativos de productos manufacturados,
• nivel de existencias en almacenes y lugares de almacenamiento,
• ingresos esperados de proveedores y de producción, envíos esperados a consumidores,
• recursos y grupos de recursos.

El algoritmo APS utiliza un modelo empresarial real, que es fundamentalmente diferente de MRP, es decir. no centros de trabajo (secciones) abstractos y rígidamente definidos con máquinas idénticas, que, por regla general, deben corresponder a secciones de trabajo y no se pueden `` distribuir '' en varios talleres o en toda la empresa, sino los recursos reales de la planta, es decir personas, máquinas herramientas o grupos de equipos, áreas, herramientas y equipos, etc. (fig. 3). En el marco de MRP II, una descripción adecuada de un equipo de trabajadores que realiza simultáneamente el trabajo en varios sitios de trabajo lleva al hecho de que para los centros de trabajo en el sistema ERP, el número de trabajadores se determina como 1.5; 3.17 personas, etc.



A diferencia del MRP clásico, los recursos del algoritmo APS (modelo de optimización de red) pueden tener atributos cualitativos adicionales, como las calificaciones de los trabajadores o su rango, características de los equipos o herramientas, por ejemplo, "viejos", "nuevos", donde los equipos "viejos" determinado, por ejemplo, por un grupo de precisión real o velocidad de procesamiento. Además, cada horario de trabajo se puede definir para cada recurso, y los recursos se pueden combinar en grupos de recursos, que es un análogo aproximado de los sitios de trabajo (centros de trabajo) del modelo MRP. Además, los recursos se pueden combinar en grupos de recursos que también tienen un nombre muy real ("torneadores de la segunda categoría", "torneros de la sexta categoría" - ver arriba. En ausencia de una red de descarga con calificación GOST para el personal de la empresa, el suyo propio , que realmente existe en cada empresa. Un ejemplo es la experiencia laboral.


Un ejemplo de una definición de proceso en un nuevo modelo empresarial es el siguiente.
Producto A:

• operación 050 "metalurgia de precisión"; grupos de recursos necesarios: procesamiento de precisión y un tornero de la sexta categoría , recursos necesarios: un trabajador de la sexta categoría, máquina No. 1 .
• operación 055 "metalurgia normal"; grupos de recursos necesarios: procesamiento normal, turner de la segunda categoría , recursos necesarios: trabajador de la segunda categoría O trabajador de la tercera categoría O trabajador de la sexta categoría, máquina No. 1. O máquina número 2 .

Con esta definición de recursos, no es necesario determinar rutas alternativas, es suficiente determinar los posibles grupos de recursos, cuyos componentes se ordenarán secuencialmente durante la planificación. Al mismo tiempo, se verificará su disponibilidad simultánea a tiempo, por ejemplo, para turnos de día o de noche.

Planificacion

La formación de un plan de producción o envío para pedidos de clientes utilizando el algoritmo APS será la siguiente.

Paso 1. Cálculo de requisitos para materiales. Determinación de la fecha de inicio más temprana, la fecha de adquisición y la fecha de envío / fecha de lanzamiento del producto terminado

El cálculo se realiza de acuerdo con el algoritmo MRP, pero con dos diferencias significativas.

1. El cálculo no es para todos los objetos de todos los productos de bases de datos del mismo nivel de anidamiento, sino para todos los componentes de cada producto “principal”, cuya necesidad en una fecha determinada puede determinarse por el plan de producción, el pedido del cliente o el pronóstico de demanda. Es decir primero, se toma el primer producto (de acuerdo con una determinada regla de selección) y se calcula "de arriba abajo, del futuro al pasado", luego el segundo, etc. hasta que para todos los productos no se calculen los requisitos de materiales (ver. Fig. 4). Mirando hacia el futuro, notamos que es debido a esto que es posible calcular las fechas de finalización esperadas de cada pedido de cliente específico o tarea de producción.



2. En el caso de que las fechas de inicio de la producción / compra de algunas piezas / materiales estén en el pasado (el sistema "se topa" hoy - ver Fig. 5), el método de planificación cambia para. Los elementos se toman secuencialmente con las fechas de inicio del trabajo, más temprano hoy , y, utilizando el método de planificación hacia adelante desde hoy , se determina una nueva fecha para la finalización de la producción o una fecha de entrega del proveedor.



Paso 2. Determinar las fechas de inicio / finalización teniendo en cuenta la carga de recursos existentes.
"Empujar", es decir planificación ascendente, del pasado en adelante.

1. Después de determinar la fecha de inicio de la producción / compra del primer material / parte en la cadena de producción, utilizando el método de planificación hacia adelante desde la fecha de producción / compra más temprana, secuencialmente, comenzando desde el primero, se determinan las fechas y horas de inicio y finalización, cada operación teniendo en cuenta el limitado cargar un recurso desde un grupo de recursos dado. Si en un rango de tiempo dado, la potencia libre en este recurso es insuficiente (todos los trabajadores / unidades de equipo están cargados o las herramientas no están disponibles):

1) de acuerdo con las reglas especificadas en el sistema, del grupo de recursos definidos para esta operación, se selecciona el recurso disponible, la operación se redefine para ello,

2) si no existe tal recurso, todas las operaciones de esta parte se transfieren secuencialmente a la "ventana" libre temporal más cercana del primer recurso libre. Por lo tanto, se determinan las fechas de inicio / finalización de cada operación para la producción de un componente dado o producto terminado (Fig. 6).

2. Acciones según la reivindicación 1. se realizan para todas las partes por niveles, comenzando desde el más bajo. Por lo tanto, la fecha de inicio de la producción de la siguiente se determina de acuerdo con la cadena tecnológica del producto (se toma la última fecha de finalización).

3. Las acciones en los párrafos 1 - 2 se llevan a cabo en toda la estructura del producto de abajo hacia arriba, hasta que se determine la fecha final de preparación del producto final.



Paso 3. Reduzca el tiempo total de producción.
"Tirando", es decir planificación de arriba hacia abajo desde el presente hasta el pasado.
En la fecha de finalización final del trabajo definido anteriormente, las fechas de producción / adquisición de todas las partes / materiales del producto en cuestión se "extraen" teniendo en cuenta la carga de recursos, es decir para piezas / materiales del nivel inferior, las fechas de inicio / finalización se redefinen para más adelante (en el caso general).



Después de completar el ciclo de planificación para un artículo, se realiza la misma planificación para el siguiente artículo de la base de datos de producción. Al mismo tiempo, los requisitos para los materiales reservados para el primer producto se consumen solo si hay un exceso (producción teniendo en cuenta el lote mínimo), y al calcular el tiempo teniendo en cuenta la carga de recursos, la carga planificada del nuevo cálculo se "superpone" a la creada por el cálculo anterior. A continuación, se realiza la planificación del siguiente producto, etc.

Dependiendo de la implementación del software del algoritmo, el cálculo puede realizarse tanto para un producto (para una tarea de producción específica o para el pedido de un cliente) como para todos los productos en la base de datos, ya sea con una puesta a cero general de la carga y la preservación de los materiales reservados.

En el modo de planificación "individual" (necesario para la empresa que trabaja en orden), cada orden se calcula de arriba hacia abajo, imponiendo sus necesidades a las planificadas previamente.

En el modo de planificación general, para todo el horizonte de planificación, se restablecen todas las necesidades planificadas previamente (excepto las tareas puestas en producción), se selecciona una secuencia de objetos para la planificación (plan, tareas de producción, requisitos para reponer el stock de seguridad, pronóstico de demanda, pedidos de clientes, etc.). Además, según el algoritmo descrito anteriormente, uno por uno los productos seleccionados se planifican secuencialmente.
Con tal reprogramación, las fechas de finalización de las tareas previamente planificadas pero no puestas en producción pueden cambiar ("avanzar"). Sin embargo, el plan general, sin embargo, será real.

Optimización

La segunda parte del método es la optimización de la producción. La optimización de la producción se lleva a cabo para tareas de producción planificadas y / o ya lanzadas, teniendo en cuenta todos los cuellos de botella. Además, en la mayoría de los sistemas, es posible imponer una serie de restricciones en el proceso de gestión de la producción operativa. Desafortunadamente, la descripción de los algoritmos de optimización más comunes está más allá del alcance de este artículo. Observamos solo los más comunes, como: combinar lotes de producción a partir del cálculo de la colección óptima para el lanzamiento a la producción, elaborar la secuencia de tareas de producción, del cálculo de la optimización de la preparación del equipo (por ejemplo, al pintar un producto con diferentes colores, la secuencia de tareas será: de tonos claros a más la oscuridadpara reducir las operaciones de limpieza intermedias), etc.

Conclusión

Esto no quiere decir que el algoritmo APS es el botón mágico que planifica perfectamente todo y todo en la empresa. Un sistema de información corporativa con un algoritmo de planificación APS es solo una condición necesaria pero no suficiente para la planificación efectiva de una empresa industrial. Sin embargo, el uso de algoritmos de planificación antiguos e ineficaces en un sistema corporativo puede limitar significativamente las posibilidades de éxito de una empresa.
Si elige un sistema ERP que, entre otras cosas, también debería resolver problemas de planificación de producción, elija un sistema que pueda resolver este problema exactamente en su empresa, un sistema con un algoritmo incorporado para la planificación real. Dado que generalmente es imposible implementar dicho sistema por nuestra cuenta, es necesario abordar cuidadosamente la elección de una empresa que asume el papel de un consultor externo. Como uno de los criterios de selección, uno debe usar el nivel de competencia de sus empleados en el campo de los métodos de planificación modernos, entre los cuales, como se puede ver en el artículo, APS debe estar presente.

Y sin embargo ... Para resolver el problema de la planificación de la producción de una gran empresa rusa real, no siempre es necesario comprar por mucho dinero y dolorosamente largo para implementar todo el sistema ERP con o sin un módulo APS. A menudo es posible implementar relativamente rápido en la empresa solo la funcionalidad APS + interfaces con sistemas de inventario existentes y sistemas CAD - PDM. Estos suelen ser proyectos muy rápidos (no más de seis meses) y efectivos. Pero esto es posible solo si la compañía proveedora comprende qué y cómo hacer, y también tiene las herramientas necesarias para esto, es decir. Sistema ERP con funciones de planificación creadas utilizando el algoritmo APS. Pero cómo hacer esto es material para un artículo separado.

... y luego habrá proyectos más exitosos y empresas rusas que trabajen eficientemente.

Otra alternativa a MRP II es utilizar la tecnología Exactly On Time para administrar nuestras instalaciones. La consideración de este estándar requiere una publicación por separado.

Peterkin S.V.

APÉNDICE

" En más detalle sobre el algoritmo de planificación MRP "

1er paso. Cálculo de los requisitos netos para materiales sobre la base de datos sobre la composición del producto (especificación)
En esta etapa, el cálculo de los requisitos para materiales, componentes y componentes se lleva a cabo, teniendo en cuenta los disponibles o en curso.





2do paso Cálculo de los requisitos netos para materiales basado en datos sobre la composición del producto Cálculo de los requisitos netos a lo largo del tiempo. En esta etapa, las cantidades requeridas se calculan teniendo en cuenta todos los recibos y gastos de materiales. Si en este paso el sistema detecta una disminución en el nivel del material por debajo de cierto nivel, entonces se determina la cantidad que se debe comprar o producir para satisfacer la necesidad.



También es posible calcular los requisitos netos teniendo en cuenta la regla del lote (lote de pedido mínimo, multiplicidad de lote, frecuencia de pedido).

3er paso Determinación de los términos de compra y fabricación.En esta etapa, para el departamento de planificación (departamento de suministros), el sistema determina el momento del inicio de las acciones para implementar las necesidades netas calculadas. El algoritmo MRP toma como inicio la fecha de implementación de la necesidad final y “hace girar” el proceso de fabricación del producto o compra de materiales en el tiempo, determinando así las fechas de inicio de las operaciones de producción con componentes (partes) del nivel inferior, hasta la determinación de las fechas para la formación de pedidos para proveedores.



El algoritmo de cálculo puede ilustrarse utilizando el siguiente esquema: tenga en



cuenta que al planificar, utiliza el principio de carga ilimitada , es decir, al calcular, se ignoran las capacidades de producción limitadas de otros recursos.